不銹鋼作為航天、核電和海洋工程零部件在苛刻服役環(huán)境中的主要用材，其表面保護(hù)性鈍化膜的完整性決定了零部件在制造及服役條件下的耐蝕性，是影響設(shè)備質(zhì)量及可靠性的關(guān)鍵因素之一。然而，在不銹鋼零部件制造、安裝、運行等不同階段，其表面鈍化膜受到破壞，導(dǎo)致不銹鋼在工程安裝以及服役階段發(fā)生腐蝕。

一、鈍化膜完整性的影響因素

不銹鋼鈍化膜的完整性主要涉及氧化物的成分、厚度、致密性、覆蓋度等，特別是富鉻層氧化物的覆蓋度和致密性。在零部件制造和工程安裝階段，表面粗糙度、局域形變和劃傷、異質(zhì)污染以及熱加工等都會影響不銹鋼在大氣或腐蝕介質(zhì)中自發(fā)形成鈍化膜的完整性。這些特征可以通過電化學(xué)阻抗、腐蝕電位等耐蝕性指標(biāo)進(jìn)行間接分析。

1、表面粗糙度、變形及劃傷

表面粗糙度是評價表面質(zhì)量的典型指標(biāo)之一。表面粗糙度增大將降低不銹鋼鈍化膜的完整性及其耐蝕性。ARASH等研究發(fā)現(xiàn)，316LVM不銹鋼表面粗糙度的降低能夠提高材料耐均勻腐蝕性能。王梅豐等研究了304不銹鋼硝酸鈍化后的阻抗及電化學(xué)噪聲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面粗糙度降低使得鈍化后不銹鋼的電荷轉(zhuǎn)移電阻升高，電位標(biāo)準(zhǔn)偏差和電流標(biāo)準(zhǔn)偏差降低，而噪聲電阻增大。這表明在光滑不銹鋼表面更容易形成致密穩(wěn)定且耐腐蝕性強的氧化膜。LATIFI等通過對316L不銹鋼表面特性研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼表面的腐蝕電流密度與其表面粗糙度呈正相關(guān)趨勢，表面越光滑，腐蝕電流密度越小，不銹鋼的耐腐蝕性能越強。HONG等研究了不同表面粗糙度301不銹鋼的早期腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)粗糙的表面更容易產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)及穩(wěn)態(tài)點蝕。汪軒義等認(rèn)為表面粗糙度越大，暴露出的活性物理缺陷越多，易造成侵蝕性介質(zhì)在凹坑處優(yōu)先吸附富集并破壞鈍化膜完整性，進(jìn)而降低不銹鋼耐點蝕性能。變形及劃傷是實際生產(chǎn)、運輸和裝配過程中常見的表面損傷形式。表面劃傷及局部強烈的塑性變形將導(dǎo)致材料鈍化膜致密性降低，例如拉拔鋼絲在儲運過程中表面劃傷、彈簧加工中機(jī)械劃傷是導(dǎo)致表面局部形成棕紅色腐蝕銹斑的主要原因。在吊裝、切割、卷板或坡口加工等過程中造成的劃痕和油污等會使表面鈍化膜遭到破壞而產(chǎn)生銹蝕。在較大的塑性變形條件下，基體變形及其與夾雜物的脫離導(dǎo)致鈍化膜致密性降低，2205雙相不銹鋼亞穩(wěn)態(tài)點蝕形核頻率增大，并誘發(fā)微裂紋。LUO等研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重變形會導(dǎo)致2205雙相不銹鋼鈍化膜的保護(hù)能力降低。在高殘余應(yīng)力或外加應(yīng)力等苛刻服役環(huán)境中，表面劃傷帶來的微觀結(jié)構(gòu)梯度、微區(qū)應(yīng)力集中損傷、材料局部缺陷等極大地影響了材料的耐應(yīng)力腐蝕性能。在機(jī)械磨損和腐蝕介質(zhì)共同作用下，表面嚴(yán)重的塑性變形會導(dǎo)致鈍化膜破裂，變形區(qū)域晶體缺陷密度急劇增大，腐蝕活性增大。

2、表面異質(zhì)污染

異質(zhì)污染是指不銹鋼和異種金屬接觸后，轉(zhuǎn)移并嵌入在不銹鋼表面的顆粒，常見的異質(zhì)污染為鐵污染和低熔點金屬污染。表面異質(zhì)污染與生產(chǎn)過程中使用的耗材和制備工藝有關(guān)，會誘發(fā)不銹鋼腐蝕或應(yīng)力腐蝕開裂。劉思航研究發(fā)現(xiàn)：在高錳鋼絲刷打磨奧氏體不銹鋼過程中，少量鋼絲刷黏附在工件表面形成異相馬氏體組織，導(dǎo)致不銹鋼的點蝕活性點增加，耐點蝕性能降低。程從前等對不銹鋼表面鐵污染和低熔點金屬污染的產(chǎn)生及其對不銹鋼耐蝕性的影響進(jìn)行了研究。腐蝕形貌結(jié)果表明，表面低熔點金屬污染和鐵污染會導(dǎo)致鈍化膜覆蓋度降低。動電位極化測試結(jié)果表明，低熔點金屬和鐵污染的活性腐蝕，降低了不銹鋼的腐蝕電位、增大了腐蝕電流密度，同時使點蝕電位降低，誘發(fā)不銹鋼點蝕。

3、熱加工

焊接熱輸入會影響焊縫及其熱影響區(qū)的組織成分以及表面氧化膜的形成，從而影響不銹鋼鈍化膜完整性。其中，熱影響區(qū)敏化是焊接關(guān)注的重點。當(dāng)熱影響區(qū)的溫度在不銹鋼敏化區(qū)間時，不銹鋼組織會析出晶間富鉻相，導(dǎo)致基體固溶的鉻含量降低，晶界附近鈍化膜中鉻含量也降低。研究表明，敏化處理使304不銹鋼鈍化膜中的點缺陷含量增大，這會促進(jìn)亞穩(wěn)態(tài)點蝕的發(fā)生。趙麗萍等對低鎳鉻錳氮奧氏體不銹鋼在550~750 ℃進(jìn)行了敏化處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不銹鋼阻抗隨敏化溫度升高和時間延長而降低。研究發(fā)現(xiàn)600 ℃敏化處理后2205雙相鋼表面鈍化膜中點缺陷摻雜濃度增大、鉻氧化物含量降低；850 ℃敏化處理后2205雙相鋼與其固溶態(tài)樣品相比，氧化膜的表面能帶帶隙降低，表面態(tài)密度、滿帶與未滿帶比值均增加，氧化膜完整性降低。焊接熱輸入對表面氧化物膜的影響不可忽略，但相關(guān)研究相對較少。高溫氧化膜中鉻含量低于室溫鈍化膜中鉻含量，同時氧化膜中裂隙等缺陷增加了焊接接頭在常溫條件下的腐蝕敏感性。LING等研究發(fā)現(xiàn)，奧氏體不銹鋼焊接高溫氧化膜中富鉻氧化物不完整，在高溫水環(huán)境中氧通過不致密的氧化物缺陷擴(kuò)散至基體金屬，導(dǎo)致基體腐蝕。

二、鈍化膜完整性對不銹鋼海洋大氣腐蝕的影響

在海洋大氣環(huán)境中，表面沉積的鹽粒吸潮后不銹鋼發(fā)生液膜下腐蝕是不銹鋼的典型腐蝕行為。由于表面電解質(zhì)膜受氣候、地理環(huán)境等多因素影響，加之不銹鋼不同成分下鈍化膜的形成和再鈍化能力存在差異，因此海洋大氣環(huán)境中不銹鋼腐蝕的影響因素和研究方法眾多。表面粗糙度、變形、焊接等會對不銹鋼海洋大氣腐蝕產(chǎn)生明顯影響。WALLINDER等的研究表明，對于暴露于海洋大氣環(huán)境中的304L不銹鋼，其表面粗糙度不同會引起表面鹽粒和潤濕性不同，從而導(dǎo)致304L不銹鋼腐蝕程度不同，表面粗糙度大的不銹鋼，腐蝕程度更高。ASAMI等比較了幾種經(jīng)不同表面工藝（光潔表面、拉絲拋光、晶面拋光和光亮退火等）處理后的不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同工藝能夠改變鈍化膜中富鉻氧化物含量及其耐蝕性。此外，在海洋大氣中，液滴、鹽粒以及鹽霧也是不銹鋼腐蝕的重要原因，為此人們對不同表面狀態(tài)不銹鋼在這些環(huán)境中的腐蝕行為和腐蝕機(jī)理進(jìn)行了大量研究。SCATIGNO等研究了冷軋304L不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的氯離子應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在5%的冷軋變形量下，304L不銹鋼易發(fā)生開裂，當(dāng)變形量大于20%時，相變和變形綜合作用會抑制304L不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。除奧氏體不銹鋼之外，近年來雙相不銹鋼在海洋大氣中的腐蝕及其機(jī)理也引起研究者的關(guān)注。ORNEK等研究了液滴低濕度下U形彎曲2205雙相鋼的腐蝕，并發(fā)現(xiàn)475 ℃熱處理后不銹鋼在大氣會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。他們認(rèn)為鐵素體相中組織的改變是誘發(fā)大氣應(yīng)力腐蝕開裂的主要原因；此外，軋制狀態(tài)也對2205雙相鋼的腐蝕產(chǎn)生影響。在海洋大氣中，由于焊接與敏化作用,不銹鋼焊接接頭各區(qū)域耐蝕性存在明顯差異。樊棟等研究了高鐵車體結(jié)構(gòu)不銹鋼焊接接頭在人造海水中的腐蝕行為，結(jié)果表明焊接時熱影響區(qū)受到大量熱輸入影響，組織晶粒粗大，耐蝕性較差，特別是底板熱影響區(qū)由于α鐵素體的進(jìn)一步析出致使晶界處貧鉻，因此腐蝕程度最嚴(yán)重。另外還有文獻(xiàn)報道了敏化態(tài)和固溶態(tài)304不銹鋼在液滴干濕循環(huán)下的腐蝕行為，結(jié)果表明與固溶態(tài)不銹鋼相比，不論是在溶液中還是在不銹鋼表面有液滴沉積條件下，敏化態(tài)不銹鋼發(fā)生點蝕的電位降低、臨界相對氯離子濃度降低；其點蝕形貌具有沿晶間擇優(yōu)腐蝕的特征，表明敏化提高了不銹鋼大氣點蝕的敏感性。盡管上述研究對不同表面狀態(tài)下不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕開展了探討分析，然而在異質(zhì)污染、表面氧化膜等作用下的大氣環(huán)境腐蝕行為仍有待研究。

三、鈍化膜完整性的質(zhì)檢方法

鑒于不銹鋼表面鈍化膜完整性對耐蝕性影響的重要性，鈍化膜完整性的檢測評價成為不銹鋼裝備制造與工程階段質(zhì)檢監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。ASME標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)等均涉及相關(guān)表面質(zhì)量控制與檢測的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)從不銹鋼零部件制造和工程現(xiàn)場的角度，綜合考慮表面異質(zhì)污染、劃傷等對鈍化膜損傷的影響，針對不同條件的鈍化膜，其檢測方法也應(yīng)有所側(cè)重。目前，根據(jù)加工表面鈍化膜損傷形式不同，鈍化膜完整性的質(zhì)檢方法分為鐵污染的檢測和化學(xué)鈍化質(zhì)量的檢測。相關(guān)檢測方法包括水浸/濕布法、藍(lán)點法、硫酸銅法、電化學(xué)筆法以及鄰菲啰啉顯色法。

四、結(jié)束語

在高鹽高濕的海洋大氣環(huán)境中，不銹鋼材料需具有長周期安全服役特性，這對其制造及工程安裝階段的表面質(zhì)量控制提出苛刻要求。零部件在制造和工程安裝階段，鈍化膜劃傷、污染具有廣泛性和隱蔽性。因此，有必要不斷發(fā)展新的鈍化膜檢測方法、完善相關(guān)的檢測規(guī)范、提升檢測標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，為零部件質(zhì)量一致性、穩(wěn)定性和安全性監(jiān)控和質(zhì)檢評估提供有效手段。為此，對不銹鋼表面鈍化膜的研究方向提出以下建議。一方面，要從加工制造方面，減少對鈍化膜完整性的破壞，加快表面質(zhì)量對耐腐蝕性能影響相關(guān)數(shù)據(jù)庫的建立，在顯色檢測技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展相關(guān)智能檢測設(shè)備，建立大數(shù)據(jù)分析方法，這是適應(yīng)健康智能檢測技術(shù)發(fā)展趨勢的必要途徑。

另一方面，需要進(jìn)一步提升檢測標(biāo)準(zhǔn)，從理論方面建立鈍化膜損傷和顯色關(guān)系的理論模型，通過實驗室理論分析和工程現(xiàn)場環(huán)境暴露的腐蝕試驗進(jìn)一步明確零部件鈍化膜損傷的形成機(jī)理，以及高鹽高濕海洋大氣環(huán)境對不銹鋼腐蝕的影響規(guī)律，建立制備工藝-顯色程度-大氣腐蝕的關(guān)系模型，以支撐不銹鋼零部件鈍化膜顯色檢測及評估方法的標(biāo)準(zhǔn)化。

五、夢能服務(wù)與支持

1、免費樣品

如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用，請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項目：驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。

用于維修項目：驗證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補：提供少量樣品用于修補破損處。

申請用量：在1KG以內(nèi)免費送貨上門。

2、免費打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實際應(yīng)用、外觀、性能測試，請與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢能科技營銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊

夢能對技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進(jìn)行定期校驗，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購買通道

零售：購買50kg以內(nèi)，線上購買，抖店直接下單購買。

工廠業(yè)務(wù)：長期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測、開具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計院：提供防腐方案設(shè)計、性能檢測、施工方案、現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。